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惯性技术计量领域若干问题的思考与展望

叶文 蔡晨光 杨平 全伟 邢力 胡若

【引用本文】 叶文,蔡晨光,杨平,等. 惯性技术计量领域若干问题的思考与展望[J]. 计量科学与技术,2021, 65(3):9-14, 52. doi: 10.3969/j.issn.2096-9015.2021.03.02
引用本文: 【引用本文】 叶文,蔡晨光,杨平,等. 惯性技术计量领域若干问题的思考与展望[J]. 计量科学与技术,2021, 65(3):9-14, 52. doi: 10.3969/j.issn.2096-9015.2021.03.02
YE Wen, CAI Chenguang, YANG Ping, QUAN Wei, XING Li, HU Ruo. Recent Prospects on Some Problems in Inertial Technology Metrology[J]. Metrology Science and Technology, 2021, 65(3): 9-14, 52. doi: 10.3969/j.issn.2096-9015.2021.03.02
Citation: YE Wen, CAI Chenguang, YANG Ping, QUAN Wei, XING Li, HU Ruo. Recent Prospects on Some Problems in Inertial Technology Metrology[J]. Metrology Science and Technology, 2021, 65(3): 9-14, 52. doi: 10.3969/j.issn.2096-9015.2021.03.02

惯性技术计量领域若干问题的思考与展望

doi: 10.3969/j.issn.2096-9015.2021.03.02
基金项目: 国家自然科学青年基金资助项目(61901431);国家重点研发专项(2017YFF0204905)
详细信息
    作者简介:

    叶文(1988-),中国计量科学研究院助理研究员,研究方向:惯性导航、惯性测试及计量技术,邮箱:yewen@nim.ac.cn

Recent Prospects on Some Problems in Inertial Technology Metrology

  • 摘要: 惯性技术是研究运载体运动信息(位置、速度、姿态等)的获取与感知技术,是一个国家科学技术水平和国防实力的核心标志之一。在国防和国民经济建设重大需求的牵引下,惯性技术一直备受各国的高度重视,属于基础性、战略性和前沿性的军民两用高新技术。在惯性技术中,陀螺仪是测量运载体角速度的核心仪表,是运载体进行姿态调整/控制、实现自主/隐蔽导航的核心信息源之一, 其发展呈高精度和微型化两种趋势。本文总结梳理了惯性技术的发展动态和研究现状, 重点强调了陀螺仪的发展现状及惯性测试计量研究内容, 展望了新SI时代的原子惯性计量。
  • 图  1  国外原子陀螺仪样机实物

    Figure  1.  Prototype of foreign atomic gyroscope

    图  2  陀螺仪量值溯源

    Figure  2.  Traceability of gyroscope value

    表  1  陀螺仪发展现状

    Table  1.   Development status of gyroscope

    陀螺仪灵敏度(°/s/Hz1/2)漂移(°/h)
    第一代三浮陀螺仪< 2.5×10−71.5×10−5
    静电陀螺仪< 5×10−83.0×10−6
    第二代激光陀螺仪< 2.5×10−61.5×10−4
    光纤陀螺仪< 5×10−63.0×10−4
    第三代原子自旋陀螺仪< 1×10−101×10−8
    原子干涉陀螺仪< 1×10−121×10−10
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  • [1] 郭雷, 房建成. 导航制导与传感技术研究领域若干问题的思考与展望[J]. 中国科学: 信息科学, 2017(9): 76-86.
    [2] 王巍. 惯性技术研究现状及发展趋势[J]. 自动化学报, 2013(6): 30-36.
    [3] King A D. Inertial navigation-forty years of evolution[J]. GEC Review, 1998, 13(3): 1-15.
    [4] 赵民智, 纪丽敏, 万承军. 我国惯性仪器仪表的技术特点及发展综述[J]. 传感器世界, 2009, 15(7): 16-19. doi: 10.3969/j.issn.1006-883X.2009.07.002
    [5] 薛连莉, 王常虹, 杨孟兴, 等. 自主导航控制及惯性技术发展趋势[J]. 导航与控制, 2017, 16(6): 83-90. doi: 10.3969/j.issn.1674-5558.2017.06.015
    [6] 严小军, 董蓉桦, 陈效真, 等. 石墨烯用于惯性器件轻质功能结构的探讨[J]. 导航与控制, 2017, 16(6): 91-98, 32. doi: 10.3969/j.issn.1674-5558.2017.06.016
    [7] 王常虹, 任顺清, 陈希军. 惯性仪表测试技术[J]. 导航定位与授时, 2016, 3(5): 1-4.
    [8] Chu S. Nobel Lecture: The manipulation of neutral particles[J]. Reviews of Modern Physics, 1998, 70(3): 685-706. doi: 10.1103/RevModPhys.70.685
    [9] Ketterle W. Nobel lecture: When atoms behave as waves: Bose-Einstein condensation and the atom laser[J]. Reviews of Modern Physics, 2002, 74(4): 1131-1151. doi: 10.1103/RevModPhys.74.1131
    [10] Hall J L. Nobel Lecture: Defining and measuring optical frequencies[J]. Reviews of Modern Physics, 2006, 78(4): 1279-1295. doi: 10.1103/RevModPhys.78.1279
    [11] 邹鹏飞, 颜树华, 林存宝, 等. 冷原子干涉陀螺仪在惯性导航领域的研究现状及展望[J]. 现代导航, 2013(4): 33-39.
    [12] 邹宏新. 新一代惯性导航技术——量子导航[J]. 国防科技, 2014, 35(6): 19-24.
    [13] 刘院省, 王巍, 王学锋, 等. 微型核磁共振陀螺仪的关键技术及发展趋势[J]. 导航与控制, 2014, 13(4): 1-6. doi: 10.3969/j.issn.1674-5558.2014.04.007
    [14] 李润兵, 王谨, 詹明生. 新一代惯性导航技术: 冷原子陀螺仪[J]. 全球定位系统, 2010(4): 5-9.
    [15] 范秋丽. 惯性技术在航空领域的发展与应用[J]. 飞航导弹, 2017(10): 9-14.
    [16] Yu H, Yang T C, Rigas D, et al. Modelling and control of magnetic suspension systems[C]. Proceedings of the 2002 IEEE International Conference on Control Applications. Glasgow, UK: IEEE, 2002.944-949.
    [17] 张学峰, 许江宁, 周红进. 原子激光陀螺[J]. 中国惯性技术学报, 2006, 14(5): 86-88. doi: 10.3969/j.issn.1005-6734.2006.05.023
    [18] 王巍, 杨清生, 王学锋. 光纤陀螺的空间应用及其关键技术[J]. 红外与激光工程, 2006, 35(5): 509-512. doi: 10.3969/j.issn.1007-2276.2006.05.002
    [19] 王巍. 光纤陀螺惯性系统[M]. 北京: 中国宇航出版社, 2010: 1-212.
    [20] 祝彬, 郑娟. 美国惯性导航与制导技术的新发展[J]. 中国航天, 2008(1): 49-51.
    [21] 王巍, 何胜. MEMS 惯性仪表技术发展趋势[J]. 导弹与航天运载技术, 2009(3): 23-28. doi: 10.3969/j.issn.1004-7182.2009.03.006
    [22] Hanse J G. Honeywell MEMS Inertial Technology & Product Status[C]. Proceedings of the 2004 Symposium on Position Location and Navigation, 2004, 43-48.
    [23] Gription A. The application and future development of a MEMS SiVSr for commercial and military inertial products[C]. Proceedings of the 2002 Symposium on Position Location and Navigation. Palms Springs, CA: IEEE, 2002: 28-35.
    [24] 房建成. 基于原子自旋效应的超高灵敏度惯性和磁场测量技术研究进展[C]. 第十届全国光电技术学术交流会论文集, 2012.
    [25] 宋培帅, 马静, 马哲, 等. 量子定位导航技术研究与发展现状[J]. 激光与光电子学进展, 2018, 55(9): 29-43.
    [26] 邓建辉, 郑孝天. 冷原子干涉陀螺仪发展综述[J]. 光学与光电技术, 2014, 12(5): 94-98.
    [27] 李明泽, 褚鹏蛟, 张超. 冷原子干涉陀螺仪技术专利分析研究[J]. 导航与控制, 2017(6): 109-115.
    [28] Durfee D S, Shaham Y K, Kasevich M A. Long-term stability of an area-reversible atom-interferometer Sagnac gyroscope[J]. Physical Review Letters, 2006, 97(24): 240801. doi: 10.1103/PhysRevLett.97.240801
    [29] Romalis M, Kornack T. Chip-Scale Combinatorial Atomic Navigator (C-SCAN) Low Drift Nuclear Spin Gyroscope[D]. Princeton University Princeton United States, 2018.
    [30] Larsen M, Bulatowicz M. Nuclear Magnetic Resonance Gyroscope: For DARPA’s microtechnology for positioning, navigation and timing program[C]. Frequency Control Symposium(FCS), 2012 IEEE International, 2012: 1-5.
    [31] Meyer D, Larsen M. Nuclear magnetic resonance gyro for inertial navigation[J]. Gyroscopy and Navigation, 2014, 5(2): 75-82. doi: 10.1134/S2075108714020060
    [32] 陈循, 温熙森. 环境试验技术的现状综述与集成环境应力试验分析系统[J]. 国防科技大学学报, 1998(6): 78-82.
    [33] 吴宏鑫, 胡军, 解永春. 航天器智能自主控制研究的回顾与展望[J]. 空间控制技术与应用, 2016, 42(1): 5-10.
    [34] 冯培德. 发展中国大型飞机机载设备的思考[J]. 航空学报, 2008(3): 174-178.
    [35] 房建成, 郭雷. 导航技术[R]. 2007-2008 控制科学与工程学科发展报告, 2008.
    [36] 戚发轫. 载人航天技术及其发展[J]. 中国工程科学, 2000, 2(1): 1-6. doi: 10.3969/j.issn.1009-1742.2000.01.001
    [37] Gyurosi M. Russia develops strap-down inertial systems for missiles[J]. Janes Missiles and Rockets, 2006.
    [38] 赵爱德. 全自动三维多功能惯导测试转台测角系统的研究[D]. 合肥工业大学, 2006.
    [39] 王礼. 三轴仿真转台实时控制系统若干问题研究[D]. 哈尔滨工业大学, 2005.
    [40] Schumm T, Hofferberth S, Andersson L M, et al. Matter-wave interferometry in a double well on an atom chip[J]. Nature physics, 2005, 1(1): 57-62. doi: 10.1038/nphys125
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  • 网络出版日期:  2021-04-13
  • 刊出日期:  2021-03-12

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